Mimo配置方法和设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本申请涉及无线通信系统，具体来说涉及这类系统中的传送器，以及甚至更具体来说涉及具有多输入多输出配置的传送器。
【背景技术】
[0002]在许多无线通信系统中，多输入多输出(MMO)通信是一种高级天线技术，其用来改进谱效率并且增加系统容量。符合第三代合作伙伴项目(3GPP)的规范的诸如演进通用陆地接入(E-UTRA)或长期演进(LTE)系统之类的蜂窝无线电电话系统以及诸如宽带码分多址(WCDMA)和高速分组接入(HSPA)系统之类的UTRA系统以及符合IEEE 802.11和802.16的诸如W1-Fi系统和其他系统之类的无线局域网(WLAN)是在变化程度上使用MMO通信的通信系统的示例。
[0003]一般而言，MIMO通信需要在通信的传送器侧和接收器侧的多个天线。MIMO通信系统中的天线配置通常采用标记法(MXN)来表示，其中M是传送天线的数量，以及N是接收天线的数量。MIMO天线配置当今通常被认为包括(2X1)、(1X2)、(2X2)、(4X2)、(8X2)和(8X4)。(2X1)和(1X2)配置是特殊情况，其有时分别称作传送分集和接收器分集，并且对蜂窝无线电电话系统等等而言是特别受关注的。
[0004]MMO通信实现对所传送信号和所接收信号进行空间处理，这一般改进谱效率、扩大小区覆盖、增强用户数据速率、减轻多用户干扰等。不同MMO配置具有不同有益效果。例如，接收器分集(1X2)配置能够改进小区覆盖。对于另一个示例，(2X2)配置能够增加峰值用户比特率，甚至使比特率翻倍。这种改进的数据速率取决于传送器与接收器之间的两个通信信道是否充分不相关以使得2X2 MMO信道矩阵的秩为2。矩阵的秩是矩阵的独立行或独立列的数量。一般来说，平均二链路数据速率因链路之间的相关性而将小于对单个链路所实现的数据速率的两倍。
[0005]在蜂窝无线电电话中，例如，MMO技术经过了广泛研宄并且应用于下行链路通信、即从基站或等效网络节点到用户设备(UE)的通信。例如，(2X2)配置将用于WCDMA发行版7中，并且E-UTRA系统将支持下行链路中的若干MMO配置，其包括单用户MMO(SU-MMO)和多用户MMO(MU-MMO)。
[0006]MMO技术通常仅已用于下行链路传输，这是因为与单输入单输出(SISO)通信相比，它们增加传送器和接收器的复杂度。例如，在射频(RF)侧，传送器能够根据MIMO配置需要若干RF功率放大器(PA)和若干传送天线，以及接收器能够根据MIMO配置需要若干接收天线和若干RF信号处理组件链。此外，每个MMO配置增加传送器和接收器的基带信号处理的复杂度。然而，具有多个PA和天线的下行链路MMO在基站中被认为是可行的，这是因为基站对形状因数和电池寿命具有更少限制。
[0007]MIMO配置中的多个传送天线能够按照若干不同方式、例如天线切换和波束形成来使用。一般来说，与波束形成相比，天线切换引起通信性能的较小改进，但是天线切换配置能够更易于实现。如果传送器、例如UE具有与其上行链路通信信道有关的某种信息，则传送器能够使用那个信息以通过采用其多个天线的波束形成朝接收器的方向导引其传送信号。该信道信息会由接收器反馈给传送器，并且因此这种操作是闭环多天线技术。开环多天线技术基于如下假设:传送器、例如UE没有与上行链路信道有关的信息，并且因此传送器不能将这种信息用于波束形成。
[0008]图1是配置用于通过天线切换的MMO的传送器100的框图。如图1所示，传送器100包括适当调制器102，其将输入信号上变频或者以其他方式施加到适合于通信系统的载波信号上。将调制器102所生成的调制载波信号提供给PA 104，其增加调制载波信号的功率。由PA 104所生成的放大信号通过适当开关110 (其通过由天线选择器112所生成的信号来控制)的操作来定向到两个天线106、108其中之一。由于许多通信装置中的(一个或多个)天线不仅用于传送而且用于接收，所以图1示出双工器114、116，其将由天线106、108所接收的信号与将要传送的信号分离，并且将那些所接收信号定向到通信装置的接收器部分(未不出)。
[0009]通过图1所示的天线切换架构，蜂窝电话系统中的传送器、例如UE仅具有单个PA，但是能够通过在多个天线106、108之间切换PA 104的输出来实现传送分集。能够表明，由相应天线所看到的衰落上行链路通信信道是不同的，这就是说，这些天线部分地不相关，并且因此通过切换天线，传送器能够利用信道的分集。
[0010]图2是配置用于使用两个天线的天线波束形成的传送器的一部分200的框图。只是为了清楚起见而从图2中省略了调制器，并且因此图2示出提供给波束形成处理器202的两个调制信号1、2，波束形成处理器202按照适当波束形成算法来组合调制信号1、2。将由处理器202所生成的波束形成信号提供给PA 204,206和相应天线208、210。
[0011]波束形成处理器202在待传送的调制信号1、2被提供给PA 204、206 (其例如能够配置为两个全功率PA或者配置为一个全功率PA和一个半功率PA或者配置为两个半功率PA)之前将波束形成向量或矩阵W应用于那些信号。全功率PA使传送器能够达到标称最大传送功率、例如23 dBm。
[0012]如图2所示，波束形成处理器202将波束形成向量或矩阵实现为乘法和加法网络，其中将乘性权重wl、w2、…、w4应用于调制信号，以及使加权调制信号相加，以产生提供给PA的波束形成信号。波束形成矩阵的权重wl、w2、…、w4(也就是说向量W的元素值)例如能够预先定义并且由接收器在闭环传送分集(CLTD)中经过适当信令来提供给传送器，或者由传送器在开环传送分集(OLTD)中通过利用UE中已经可用的信息来优化。由于矩阵W，由天线所传送的信号功率能够导引到所选方向上，以便使正确接收的概率为最大。
[0013]近来，3GPP已开始了关于需要发行版-11 UTRA系统的上行链路传送分集(2X1)MIMO以及关于发行版-11 E-UTRA系统的上行链路MMO的规范的工作。例如在UTRA通信系统中，UE能够采用天线切换和波束形成两者来实现上行链路传送分集(ULTD)。这类系统中的CLTD是“网络控制的”，这就是说，网络通过所传送预编码指示符(TPI)(其通过下行链路分数信道(F-TPICH)从基站发送给UE)来命令UE使用特定MMO配置。
[0014]CLTD在理论上提供吞吐量方面的有益效果，而OLTD的有益效果更多取决于信道条件以及传送器所使用的天线选择算法。使事情进一步复杂化，OLTD的有益效果一般可小于波束形成的有益效果，但是在某些条件下，使用天线切换能够更为有益。
[0015]3GPP近来已决定:在CLTD下，基站或NodeB决定如何配置UE，并且因此基站向UE指示UE应当使用若干预定波束形成向量W的哪一个，以便优化其通信性能。预定向量只是相位的向量，并且因此没有利用向量元素幅度中的可能自由度。对于基于网络的控制，另一个可能问题在于，基站能够判定从UE的观点来看并非最佳的UE传送器配置。
[0016]图3示出具有如同图2 —样的波束形成架构的传送器从传送器的电流消耗的观点来看能够变得低效。图3示出典型PA的效率与输出功率曲线的示例，其示出通常用于最小功率电平与最大功率电平之间的操作的中心线性区域。将会注意，该关系是非线性的，以及在低功率电平，PA不太有效。因此，由PA所消耗的电流不会有效地转换为输出功率。当然，不同PA能够具有不同的效率与功率曲线，但是这类曲线在足够低的功率电平通常是非线性的。由于如图3所示、PA在低功率的非线性行为，实际上存在某个功率本底，低于其，使用多个PA的ULTD或者任何多天线技术不再是有效的。
[0017]为了克服这个问题，CLTD的现有解决方案可基于使UE发信号通知网络关于UE的PA的低效，并且要求网络关断ULTD特征。这类解决方案的缺点在于，通常不要求网络遵循来自UE的信息，并且因此甚至在UE向它要求时也不要求网络关断ULTD。此外，UE-基站信令浪费有用系统资源，特别是在信令需要遵循UE的传送功率电平并且因此使ULTD的利用率为最大时。
[0018]虽然实现图1中架构的UE或其他传送器可能没有遭受图2的架构中增加电流消耗的缺点，但是如同图1一样的传送器也不支持波束形成(其能够提供更为改进的性能)。UE能够用来解决其电流消耗问题的另一种方式是完全关断传送分集，但是这样做不允许UE利用传送分集的有益效果的任一种。
【发明内容】
[0019]按照本发明的方面，提供一种控制通信系统的传送器中的多